•   Wtorek, 7 lutego 2023
Koła łańcuchowe

Co to jest obróbka CNC? Wszystko o obróbce CNC

Obróbka sterowana numerycznie (CNC) staje się coraz bardziej powszechna w produkcji. Technologia CNC zapewnia uniwersalny, zautomatyzowany sposób produkcji wysokiej jakości części. Wysoka precyzja i powtarzalność zapewniana przez proces obróbki CNC sprawia, że jest to idealne narzędzie dla większości producentów. Ponieważ stają się one coraz bardziej popularne, obecnie łatwo jest znaleźć kilka warsztatów obróbki, które specjalizują się w różnych usługach obróbki CNC.
Ten artykuł skupia się na podstawowej wiedzy o usługach obróbki CNC, zaletach i zastosowaniach.

Czym jest obróbka CNC?

Obróbka CNC jest terminem powszechnie używanym w produkcji i zastosowaniach przemysłowych, ale co dokładnie oznacza skrót CNC?

Termin CNC oznacza "komputerowe sterowanie numeryczne", a obróbka CNC jest definiowana jako proces produkcji odejmującej, zwykle wykorzystujący sterowanie komputerowe i obrabiarki do usuwania warstwy materiału z obrabianego przedmiotu i produkcji części zaprojektowanych na zamówienie. Różne tryby przetwarzania, wkładki i wały mogą być stosowane w toczeniu, frezowaniu i innych procesach, aby uzyskać najlepsze wyniki. Proces ten jest odpowiedni dla różnych materiałów, w tym metalu, plastiku, drewna, szkła, pianki i materiałów kompozytowych, i jest stosowany w różnych gałęziach przemysłu, takich jak obróbka CNC na dużą skalę i obróbka CNC części lotniczych.

Zautomatyzowany charakter obróbki CNC umożliwia produkcję prostych części o wysokiej precyzji i dokładności oraz opłacalność przy realizacji jednorazowych i średnich serii produkcyjnych. Obróbka CNC wykorzystuje sterowanie komputerowe do obsługi całego procesu obróbki od początku do końca, a na końcu do produkcji spójnych, precyzyjnych części. Obróbka CNC jest szczególnie korzystna ze względu na jej możliwości automatyzacji. Automatyzacja pozwala maszynie pracować samodzielnie, redukując w ten sposób pracę ręczną i produkując dokładne części.

Przegląd procesów obróbki CNC

Wszystkie operacje obróbki CNC rozpoczynają się od modelu CAD części. Program CAM odczytuje wygenerowany plik i konwertuje go na serię instrukcji kodowania, które mogą być śledzone przez sprzęt do obróbki. Główną zaletą stosowania tych procesów jest to, że po zatwierdzeniu dokumentu, nie ma prawie żadnej interwencji człowieka (jeśli w ogóle jest). Zamiast tego, skomputeryzowane sterowanie monitoruje i prowadzi ruch maszyny, minimalizując w ten sposób potencjalne błędy i uzyskując niezwykle spójne wyniki.

Różne urządzenia do obróbki CNC mogą obsługiwać różne narzędzia, funkcje i operacje. Proces obróbki CNC obejmuje zazwyczaj następujące kroki:

1. Projekt modelu CAD

Proces obróbki CNC rozpoczyna się we własnym zakresie lub jest tworzony przez firmę świadczącą usługi projektowe CAD/CAM w celu stworzenia projektu 2D wektorowego lub 3D części stałej CAD. Oprogramowanie do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) umożliwia projektantom i producentom generowanie modeli lub renderingów ich części i produktów, w tym szczegółowych informacji, takich jak geometria, wymiary i inne specyfikacje techniczne części.

Po zakończeniu projektu CAD, projektant eksportuje go do formatu pliku kompatybilnego z CNC, takiego jak STEP lub IGES.

2. Konwersja plików CAD do programów CNC

Po zakończeniu projektowania należy przekształcić specyfikację projektu w kierunek, w którym maszyna CNC może podążać. Pliki CAD są uruchamiane przez oprogramowanie CAM (Computer-Aided Manufacturing). Programy te stworzą kody programowania, które maszyna CNC wykorzysta do zorientowania narzędzia podczas obróbki. Oprogramowanie wyodrębnia również informacje o geometrii części, które operator może wykorzystać do zapewnienia, że początkowa część ma prawidłowy rozmiar i orientację.

Te kompatybilne z CNC zestawy instrukcji są zazwyczaj jednym z dwóch następujących typów plików: STEP lub IGES. Zawierają one kod G i kod M. Najbardziej znane kody ogólnego przeznaczenia lub geometryczne w języku programowania CNC (zwane kodami G) kontrolują, kiedy, gdzie i jak porusza się obrabiarka (na przykład, kiedy jest włączona lub wyłączona i jak szybko porusza się do obrabiarki). Określone miejsce na obrabianym przedmiocie, jaką ścieżkę obrać, itd. Kody funkcji różnych (zwane kodami M) sterują funkcjami pomocniczymi maszyny, takimi jak automatyczne zdejmowanie i wymiana osłon maszyny na początku i na końcu produkcji.

Po wygenerowaniu programu CNC, operator ładuje go na obrabiarkę CNC.

3. Przygotowanie obrabiarek CNC

W porównaniu z produkcją zautomatyzowaną, operacje ręczne odgrywają znacznie mniejszą rolę w produkcji zautomatyzowanej, ale nadal wykonują ważne operacje, z którymi maszyny nie mogą sobie poradzić.

W tym załadowanie pliku programu CNC do obrabiarki, zamocowanie przedmiotu bezpośrednio na maszynie, na wrzecionie mechanicznym lub na imadle lub podobnym urządzeniu mocującym przedmiot, oraz podłączenie wymaganych narzędzi (takich jak wiertła i frezy) do odpowiednich elementów maszyny w celu sprawdzenia obszaru roboczego, maszyny i przedmiotu obrabianego.

4. Wykonać operacje obróbki

Po przygotowaniu wyposażenia i uruchomieniu programu, przekazuje on polecenia maszynowe wskazujące działanie i ruch narzędzia do zintegrowanego komputera maszyny. Komputer obsługuje i manipuluje obrabiarką, a urządzenia do obróbki CNC wykonują kroki i wykonują operacje obróbki na obrabianym przedmiocie. Program prowadzi maszynę przez cały proces, wykonując niezbędne operacje maszynowe w celu wytworzenia zaprojektowanych na zamówienie części lub produktów bez dodatkowego udziału operatora. Po zakończeniu instrukcji, części mogą kontynuować proces wykańczania i pakowania.

Rodzaje operacji obróbczych CNC

Poniżej przedstawiono kilka powszechnie stosowanych technik obróbki. Każdy z tych procesów odgrywa kluczową rolę w wytwarzaniu części i zwiększaniu jej unikalnej wydajności.

Toczenie CNC

Podczas toczenia obrabiany przedmiot jest obracany, a narzędzie skrawające jest umieszczane na ruchomym suwaku i wprowadzane do obrabianego przedmiotu w celu usunięcia materiału o pożądanym wzorze. Suwak może obracać się wzdłuż obrabianego przedmiotu w górę i w dół.

Może również odsuwać się od linii środkowej lub zbliżać się do niej. Operacja ta jest bardzo przydatna do szybkiego usuwania dużych ilości materiału.

Tokarki są powszechnie stosowanymi urządzeniami tokarskimi do wykonywania koncentrycznych kształtów na zewnętrznym obwodzie okrągłych części. Tokarka może wykonywać rowki, rowki pierścieniowe, stopniowane ramiona, gwinty wewnętrzne i zewnętrzne, cylindry i wałki - wiele elementów okrągłych lub okrągłych. Mogą one również produkować charakterystyczne gładkie i jednolite wykończenie powierzchni.

Frezowanie CNC

Podstawowa różnica między frezowaniem a toczeniem polega na tym, że przedmiot obrabiany pozostaje nieruchomy, a narzędzie skrawające obraca się na wrzecionie. Ogólnie rzecz biorąc, przedmiot obrabiany jest zamocowany poziomo w imadle, które jest zainstalowane na stole roboczym, który porusza się w kierunkach X i Y. Główny wał jest wyposażony w różne narzędzia tnące i może poruszać się w osiach X, Y i Z.

(Więcej o frezowaniu CNC na stronie Co to jest frezowanie CNC? ).

Frezowanie obejmuje dwa sposoby: frezowanie obwodowe i frezowanie czołowe. Frezowanie obwodowe może wycinać głębokie rowki, a frezowanie czołowe może wycinać płaszczyznę obrabianego przedmiotu. Frezowanie może być stosowane jako proces pomocniczy dla obrabianych przedmiotów. Frezy są używane do wykonywania kwadratów/płaskich, nacięć, faz, rowków, konturów, wpustów i innych elementów, które zależą od dokładnego kąta cięcia.

Chociaż walcarka może również wiercić, jest dobra do usuwania półfabrykatów z bardziej złożonych i asymetrycznych części.
Podobnie jak w przypadku wszystkich operacji obróbki metalu, należy używać cieczy chłodząco-smarującej do chłodzenia przedmiotu obrabianego i narzędzi tnących, smarowania i zmywania cząstek metalu.

Podobnie jak centra tokarskie, frezarki, które mogą wykonywać serię operacji na częściach bez interwencji operatora, są powszechne, często określane jako pionowe lub poziome centra obróbcze. Są one zawsze oparte na CNC. Frezowanie i toczenie są wspólnie odpowiedzialne za większość operacji wykonywanych przez maszyny CNC.

Szlifowanie powierzchni

Wiele zastosowań wymaga bardzo płaskich powierzchni części metalowych. Najlepszym sposobem na uzyskanie takiej precyzyjnej powierzchni jest użycie szlifierki. Szlifierka do płaszczyzn porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym na stole roboczym, podając jednocześnie obrabiany przedmiot na ściernicę. Głębokość nacięcia ściernicy wynosi zazwyczaj od 0,00025 do 0,001 cala. Szlifierka walcowa mocuje przedmiot w środku i obraca się, jednocześnie przykładając do niego zewnętrzną krawędź obracającej się ściernicy.

Szlifowanie bezkłowe jest stosowane do masowej produkcji małych części, których szlif nie jest związany z żadną inną powierzchnią poza całością.

Szlifowanie służy do usuwania niewielkich ilości materiału z płaskich i cylindrycznych kształtów. W zależności od materiału, który ma być szlifowany, stosuje się różne rodzaje materiałów ściernych. Ciepło i naprężenia mechaniczne podczas procesu szlifowania mogą mieć negatywny wpływ na przedmiot obrabiany, dlatego prędkość i temperatura narzędzia muszą być starannie kontrolowane.

EDM

Obróbka elektroerozyjna, zwana również erozją iskrową, wykorzystuje wyładowania elektryczne do wykonywania wymaganych cięć na obrabianym przedmiocie. EDM może być stosowana z przedmiotami obrabianymi wykonanymi z materiałów przewodzących. Wykorzystuje ona iskry przenoszone z elektrody na powierzchnię przewodzącego przedmiotu obrabianego poprzez płyn dielektryczny. Za pomocą tej metody można obrabiać bardzo drobne elementy, w tym otwory o małej średnicy, wgłębienia w formach itp. bez konieczności obróbki cieplnej w celu ich zmiękczenia.

Zalety obróbki CNC

W porównaniu z tradycyjnymi metodami produkcji, obróbka CNC ma wiele zalet. Wielu producentów preferuje technologię obróbki CNC. Zalety obróbki CNC są następujące:

Większa precyzja i dokładność

Maszyna CNC może powielać te same części tysiące razy, a każda część ma taki sam rozmiar jak poprzednia. Ponadto, obróbka CNC wykorzystuje bardzo szczegółowe programowanie w porównaniu do ręcznych metod obróbki. Maszyna postępuje zgodnie z tymi instrukcjami i nie pozwala na żadne niepotrzebne zmiany lub błędy ludzkie. Części będą wysokiej jakości, precyzyjne i identyczne. Obróbka CNC może również produkować części o skomplikowanych wzorach.

Zwiększona produktywność

Proces obróbki CNC oszczędza również wiele czasu i poprawia wydajność produkcji. W przypadku tradycyjnego sprzętu do obróbki, operator musi ręcznie skonfigurować i ustawić maszynę dla każdej operacji. W przeciwieństwie do tego, sprzęt do obróbki CNC może dokonywać niezbędnych zmian poprzez proste dostosowanie kodu komputerowego. Sprzęt z obróbką CNC może produkować części 24/7. Maszyna może pracować w sposób ciągły przy niewielkiej interwencji ręcznej.

Większa wszechstronność

Obróbka CNC jest odpowiednia dla wielu projektów z metali, polimerów i innych materiałów. Dostępność pionowych i poziomych frezarek CNC oraz wieloosiowych centrów frezarskich CNC zapewnia doskonałą wszechstronność. Mogą one precyzyjnie obsługiwać projekty o różnej złożoności i parametrach. Ta wszechstronność sprawia, że są one odpowiednie do produkcji wielu różnych części i produktów.

Wysoka spójność

Po utworzeniu pliku wzorcowego projektu, można go użyć do stworzenia nieograniczonej liczby kopii, wszystkie kopie są tej samej jakości, bez żadnych odchyleń, a każda część będzie idealnie pasować do poprzedniej wersji.

Branże i zastosowanie obróbki CNC

Obróbka CNC znalazła zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Jest to idealny wybór szczególnie dla branż, które wymagają bardzo dokładnych części.

W przemyśle medycznym:

Produkcja dużej liczby standardowych części precyzyjnych i niestandardowych urządzeń do leczenia pacjentów. Przemysł medyczny opiera się na produktach dostosowanych do potrzeb pacjentów, aby sprostać wielu ich wymaganiom. Części w tej branży wymagają wysokiej precyzji, aby zapewnić, że każdy element ma dokładnie takie wymiary, jakie są wymagane. Części, które mogą być montowane razem, muszą mieć najmniejszy margines błędu, aby uniknąć błędnej diagnozy medycznej i awarii części.

W przemyśle lotniczym i kosmicznym:

Wytwarzanie precyzyjnych i o wąskiej tolerancji komponentów o skomplikowanych i zawiłych projektach dla samolotów. Obróbka CNC w przemyśle lotniczym musi spełniać te wysoce precyzyjne wymagania. Dzięki wykorzystaniu obróbki CNC do tworzenia części, przemysł lotniczy uzyskał wymagane niestandardowe części o niezwykle wysokich wymaganiach tolerancji.

W przemyśle transportowym:

Ponieważ maszyny CNC mogą wykorzystywać różnorodne materiały do tworzenia części, wszystko od hamulców do części silnika, a nawet narzędzia są produktami, które te maszyny mogą wykonać. Przemysł transportowy może wymagać części wykonanych na maszynach CNC, w tym części używanych w różnych pojazdach, części do testowania i prototypowania bardziej zaawansowanych urządzeń i systemów.

W przemyśle elektronicznym:

Chociaż obróbka skrawaniem może produkować duże części, jest również doskonała w projektowaniu małych części (takich jak te używane w przemyśle elektronicznym). Im mniejsza część, tym bardziej ścisła tolerancja. W przypadku elementów elektronicznych i elektrycznych, w procesie mikroobróbki nie ma miejsca na błędy. Przekazanie zadań cięcia i sterowania narzędziami komputerowi może zwiększyć możliwą dokładność do poziomu, którego człowiek nie jest w stanie osiągnąć. Przemysł elektroniczny w znacznym stopniu skorzystał z doskonałej dokładności części obrabianych CNC.

W przemyśle naftowym i gazowym:

W celu produkcji dużych maszyn dla rafinerii ropy naftowej i platform wiertniczych, przemysł petrochemiczny potrzebuje precyzyjnych części, które są dobrze zmontowane razem. CNC może wyprodukować duże lub małe części dla tego przemysłu, jak również komponenty wymagane do produkcji elektronicznych przekładni, które są coraz częściej używane w tym przemyśle.

Skontaktuj się z ekspertem SANS w dziedzinie obróbki skrawaniem

Obróbka CNC jest idealna do produkcji części i produktów dla praktycznie każdego przemysłu. Oferuje ona większą precyzję, dokładność i szybkość obróbki.

W SANS Machining rozumiemy potrzebę jakości, spójności i szybkiej obsługi klienta.

Jako zakład produkcyjny zajmujący się obróbką skrawaniem, mamy ponad 10 lat doświadczenia, specjalizujemy się w produkcji niestandardowych części obrabianych CNC bez MOQ, z szybką dostawą i wysokiej jakości produktami.

Aby uzyskać dodatkowe informacje na temat naszych możliwości obróbki CNC lub innych produktów i usług związanych z elementami złącznymi, poproś o wycenę już dziś.

Zobacz również